JP2012155188A - 液晶レンズの製造方法及び液晶レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる液晶レンズの製造方法及び液晶レンズを得る。
【解決手段】一対の透明基板１１，１２に挟まれた液晶層１９ａ，１９ｂ，１９ｃに電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであり、透明基板１１，１２と略平行に配置される薄板ガラス１３，１４によって分割された液晶層１９ａ，１９ｂ，１９ｃを有する液晶レンズ１０を製造する方法であって、複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを液晶レンズユニット毎に切断することによって、液晶レンズユニットを取り出して液晶レンズ１０を製造する製造方法であり、薄板ガラス１３，１４となるガラスリボンの長手方向に沿って延びる側面１３ｃ，１３ｄ，１４ｃ，１４ｄが、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶層に外部電界を加えて液晶分子の配向状態を変換させ、光学特性を可変制御する液晶レンズの製造方法及び液晶レンズに関するものである。

液晶素子は、液晶分子の配向状態を容易に制御することができ、これによって、光学特性を可変制御することができるので、液晶レンズとして用いることが検討されている。

このような液晶レンズにおいて、焦点距離の可変範囲などのレンズパワーを高めるためには、液晶層の厚みを厚くする必要がある。しかしながら、液晶層の厚みを厚くすると、印加電圧に対する液晶レンズにおける光学特性の応答速度が遅くなるという問題がある。

特許文献１及び特許文献２においては、薄いガラス板を介在させることにより、液晶層を２層に分割して、液晶層の実効的な厚みを半分にする方法が提案されている。

特許文献３においては、特許文献１及び特許文献２などの方法のように、１００μｍ程度以下の厚み、例えば７０μｍの厚みを有する薄いガラス板を使用すると、このような薄いガラス板は極めて割れやすいため、液晶レンズの製造工程が難しくなることが記載されている。しかしながら、特許文献３に記載された方法においても、薄いガラス板を用いた場合、製造工程において割れやすいという問題は解消されていない。

特開２００４−４６１６号公報 特開２００６−９１８２６号公報 特開２０１０−１０７６８６号公報

本発明の目的は、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる液晶レンズの製造方法及び液晶レンズを提供することにある。

本発明の製造方法は、一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであり、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割された液晶レンズを製造する方法であって、複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを前記液晶レンズユニット毎に切断することによって、前記液晶レンズユニットを取り出して前記液晶レンズを製造する製造方法であり、以下のことを特徴としている。

すなわち、本発明の製造方法は、前記切断後に前記液晶レンズの透明基板となる一対のマザー透明基板を準備する工程と、マザー透明基板の液晶レンズユニットに対応する領域の上に、電界を印加するための電極層を形成し、液晶層と接する領域の上に液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、前記切断後に前記液晶レンズの薄板ガラスとなるガラスリボンであり、長手方向に沿って延びる一対の対向する主面及び一対の対向する側面を有するガラスリボンを準備する工程と、ガラスリボンの主面の液晶層と接する領域の上に、液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、マザー透明基板及び／またはガラスリボンの主面の液晶層に対応する領域の周囲に、液晶層のセルの壁部を形成するためのシール部を形成する工程と、一対のマザー透明基板の間に、ガラスリボンを配置した状態となるように、一対のマザー透明基板とガラスリボンの主面とを貼り合わせた後、液晶層のセル内に液晶を注入し、その後液晶層のセルを封止して、マザーの液晶レンズを作製する工程と、マザーの液晶レンズを、液晶レンズユニット毎に切断することにより、液晶レンズユニットを取り出して、液晶レンズを製造する工程とを備え、ガラスリボンの長手方向に沿って延びる側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。

本発明においては、長手方向に延びる側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを有するガラスリボンを、マザーの液晶レンズを作製する際に用いている。液晶レンズユニットの薄板ガラスとなるガラスリボンとして、側面が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボンを用いているので、マザーの液晶レンズを作製する際の製造工程において、ガラスリボン、すなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、本発明の製造方法によれば、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。

本発明においては、ガラスリボンの厚みが、１００μｍ以下であることが好ましい。従って、液晶レンズに用いる薄板ガラスの厚みは、１００μｍ以下であることが好ましい。

本発明におけるガラスリボンの側面の断面形状は、ガラスの軟化によって形成される形状であることが好ましい。

本発明において、ガラスリボンにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）は、２５〜２０００の範囲であることが好ましい。

従って、薄板ガラスにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）も、２５〜２０００の範囲内であることが好ましい。

本発明において、ガラスリボンは、結晶化ガラスから形成されていることが好ましい。

本発明の液晶レンズは、一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであって、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。

本発明の液晶レンズは、液晶層を複数のセルに分割する薄板ガラスが、ガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。従って、上記本発明の製造方法により製造することができる液晶レンズであり、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減することができ、良好な生産効率で製造することができる。

本発明によれば、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、本発明によれば、薄板ガラスとして、従来よりも薄い厚みの薄板ガラスを用いることができる。従って、レンズパワーを高めつつ、応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。

また、製造工程における薄板ガラスの破損を低減することができるので、高い歩留りで、レンズパワーが高く、かつ応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。

本発明の液晶レンズは、厚みの薄い薄板ガラスを用いることができるので、レンズパワーを高めつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズにすることができる。また、製造工程における薄板ガラスの破損を低減することができるので、生産性の高い液晶レンズとすることができる。

本発明に従う第１の実施形態の液晶レンズを示す断面図。 本発明に従う第１の実施形態における円形電極及び周囲電極の平面形状を示す平面図。 本発明に従う第１の実施形態における第１のマザー透明基板を示す断面図。 本発明に従う第１の実施形態における第２のマザー透明基板を示す断面図。 本発明に従う第１の実施形態におけるガラスリボンを示す断面図。 本発明に従う第１の実施形態におけるマザーの液晶レンズを示す斜視図。 本発明に従う第２の実施形態の液晶レンズを示す断面図。 本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを示す断面図。 本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを示す斜視図。 本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンがボビンに巻き取られた状態を示す斜視図。 本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを製造する方法を説明するための模式図。 本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンの製造工程を説明するための平面図。 従来のガラスリボンを示す斜視図。

以下、本発明を具体的な実施形態により説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に従う第１の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。

図１に示すように、液晶レンズ１０は、一対の透明基板１１及び１２の間に、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４を、透明基板１１及び１２と略平行に配置することにより、構成されている。第１の透明基板１１と第１の薄板ガラス１３の間に、液晶層１９ａが設けられている。第１の薄板ガラス１３と第２の薄板ガラス１４の間に、液晶層１９ｂが設けられている。第２の薄板ガラス１４と第２の透明基板１２の間に、液晶層１９ｃが設けられている。従って、第１の透明基板１１と第２の透明基板１２の間に、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４も設けることにより、液晶層が液晶層１９ａ、１９ｂ及び１９ｃの３つのセルに分割されている。

液晶層１９ａを含むセルは、第１の透明基板１１と第１の薄板ガラス１３の間に、シール部１８ａを設けることによって形成されている。液晶層１９ｂを含むセルは、第１の薄板ガラス１３と第２の薄板ガラス１４の間に、シール部１８ｂを設けることによって形成されている。液晶層１９ｃを含むセルは、第２の薄板ガラス１４と第２の透明基板１２の間にシール部１８ｃを設けることによって形成されている。

第１の透明基板１１の液晶層１９ａが設けられる側と反対側の面の上には、円形電極１５及び円形電極１５の周囲に配置される周囲電極１６が設けられている。

図２は、円形電極１５及び周囲電極１６の平面形状を示す平面図である。図２に示すように、円形電極１５は、中央に形成される円形部１５ａと、円形部１５ａから端面まで延びる引き出し部１５ｂから形成されている。円形電極１５の周囲には、すき間１５ｃを介して周囲電極１６が設けられている。

図１に戻り、円形電極１５及び周囲電極１６と対向するように、第２の透明基板１２の上には、対向電極１７が設けられている。

液晶層１９ａが設けられる第１の透明基板１１の面の上には、液晶層１９ａの液晶分子を配向させるための配向膜１１ａが設けられている。配向膜１１ａと対向する第１の薄板ガラス１３の面の上には、配向膜１３ａが設けられている。液晶層１９ａは、配向膜１１ａと配向膜１３ａの間に設けられている。

液晶層１９ｂと接する第１の薄板ガラス１３の面の上には、液晶層１９ｂの液晶分子を配向するための配向膜１３ｂが設けられている。配向膜１３ｂと対向する第２の薄板ガラス１４の面の上には、液晶層１９ｂの液晶分子を配向するための配向膜１４ａが設けられている。

液晶層１９ｃと接する第２の薄板ガラス１４の面の上には、液晶層１９ｃの液晶分子を配向するための配向膜１４ｂが設けられている。配向膜１４ｂと対向する第２の透明基板１２の対向電極１７の上には、配向膜１２ａが設けられている。液晶層１９ｃは、配向膜１４ｂと配向膜１２ａの間に配置されている。

本発明においては、第１の薄板ガラス１３の側面１３ｃ及び１３ｄ並びに第２の薄板ガラス１４の側面１４ｃ及び１４ｄが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。側面１３ｃ、１３ｄ、１４ｃ及び１４ｄが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することにより、後述するように、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４が割れるおそれを低減させることができる。このため、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４として、厚みの薄い薄板ガラスを用いることができ、液晶レンズ１０のレンズパワーを高め、かつ応答速度を速めることができる。

図１に示すように、周囲電極１６と対向電極１７の間には、電源３１を設ける。また、円形電極１５と対向電極１７の間には、電源３２を設ける。電源３２は、図２に示す引き出し部１５ｂに接続することによって、円形電極１５と接続することができる。周囲電極１６に印加する電源３１からの電圧Ｖ１と、円形電極１５に印加する電源３２からの電圧Ｖ２を制御することによって、液晶レンズ１０のレンズ機能を制御することができる。例えば、電圧Ｖ２を電圧Ｖ１より高くすることにより、液晶レンズ１０を凸レンズとして機能させることができる。また、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２より高くすることにより、液晶レンズ１０を凹レンズとして機能させることができる。また、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を可変制御することにより、焦点距離等のレンズ機能を制御することができる。

本発明において、第１の透明基板１１及び第２の透明基板１２の材質は、液晶レンズ１０が対象とする光を透過できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス板、プラスチック板などを用いることができる。中でも、無アルカリガラスを用いるのが好ましい。その厚みは、特に限定されるものではないが、５００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１００μｍ〜３００μｍの範囲であり、さらに好ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲である。

本発明において、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４は、上述のように、側面１３ｃ、１３ｄ、１４ｃ及び１４ｄが外側に向かって膨らむ曲面形状を有するものであれば、特に限定されるものではない。このような薄板ガラスは、後述するように、側面が上記曲面形状を有するガラスリボンを切断することによって得ることができる。このようなガラスリボンの厚みとしては、１００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５μｍ〜１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。従って、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４も、このような厚みを有することが好ましい。また、ガラスリボンは、後述する延伸成形によって製造することができる。ガラスリボンの材質としては、延伸成形可能なガラスであればよく、例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミケイ酸ガラス、シリカガラス等のケイ酸塩ガラスを用いることができる。中でも、無アルカリガラスを用いることが好ましい。

円形電極１５、周囲電極１６、及び対向電極１７は、一般に透明電極から形成される。このような透明電極としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物から形成される電極が挙げられる。

配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１２ａは、液晶層を配向することができる配向膜であれば、特に限定されるものではない。このような配向膜としては、例えば、ポリイミド膜が挙げられる。ポリイミド膜を形成し、その表面をラビング処理することにより、配向膜とすることができる。配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１２ａの配向方向は、本実施形態において、それぞれが同一の方向となるように各配向膜が作製されている。配向膜の厚みとしては、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。

シール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃは、透明基板と薄板ガラスの間、または薄板ガラス同士の間を接着し、液晶層を保持するためのセルを形成できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ガラスと屈折率を整合させたアクリル系、シリコン系、エポキシ系の紫外線硬化型の樹脂接着剤と、樹脂又はガラス製のスペーサーボール、ロッドの混合物などから形成することができる。これらのシール部は、透明基板と薄板ガラスの間、または薄板ガラスの間に形成されるセルの間隔を保持するためのスペーサーとしての機能も有する。あるいは、透明基板及び／または薄板ガラスの中央部を円形にくりぬき、くりぬいた部分に液晶を保持させ、紫外線硬化型によって同様に接着することによって、透明基板及び／または薄板ガラスにシール隔壁とスペーサーの働きを持たせることもできる。このようなシール部によって保持されるセルの厚みとしては、１０μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜５０μｍの範囲である。

本発明の製造方法は、図１に示すような液晶レンズ１０を複数、長手方向に配列したマザーの液晶レンズを作製し、このマザーの液晶レンズを長手方向に略垂直な方向で切断することによって、個々の液晶レンズユニットを取り出す製造方法である。

図３は、上記製造方法に用いる第１のマザー透明基板１を示す断面図である。図３に示す断面図は、長手方向Ｂに沿う断面図である。

第１のマザー透明基板１は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向で切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第１の透明基板１１となるものである。図３に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａにおいて、一方面に円形電極１５及び周囲電極１６が形成され、他方面に配向膜１１ａがそれぞれ形成されている。

図４は、上記製造方法において用いる第２のマザー透明基板２を示す断面図であり、長手方向Ｂに沿う断面図である。第２のマザー透明基板２は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向に切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第２の透明基板１２となるものである。

図４に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａのそれぞれにおいて、対向電極１７及び配向膜１２ａがそれぞれ形成されている。

図５は、上記製造方法において用いるガラスリボン３を示す断面図であり、長手方向Ｂに沿う断面図である。ガラスリボン３は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向で切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第１の薄板ガラス１３または第２の薄板ガラス１４となるマザーの薄板ガラスである。図５においては、第１の薄板ガラス１３となるガラスリボン３を示している。

図５に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａのそれぞれにおいて、一方面に配向膜１３ａが形成され、他方面に配向膜１３ｂが形成されている。

図５に示す第１の薄板ガラス１３に対応するガラスリボン３、及び図５に示すのと同様の第２の薄板ガラス１４に対応するガラスリボン３を、図３に示す第１のマザー透明基板１と、図４に示す第２のマザー透明基板２の間に配置し、図１に示すシール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃがこれらの間に形成されるように、第１のマザー透明基板１、第２のマザー透明基板２、及びガラスリボン３のいずれかの上にシール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを形成させたものを貼り合わせる。その後、各セルに液晶を注入し各セルを封止することによって、液晶層１９ａ、１９ｂ、及び１９ｃを形成して、マザーの液晶レンズを作製することができる。そして、このマザーの液晶レンズを、長手方向に略垂直な方向で切断することによって、個々の液晶レンズユニットを取り出すことができる。

図６は、上記のマザーの液晶レンズ５を示す斜視図である。上述のように、マザーの液晶レンズ５を作製し、このマザーの液晶レンズ５を長手方向Ｂに略垂直な方向Ｃで切断することによって、液晶レンズユニットに対応する領域Ａ毎に切断して、個々の液晶レンズユニットを取り出すことができる。

本発明においては、図１を参照して説明したように、ガラスリボン３の長手方向Ｂに沿って延びる側面が、長手方向Ｂに垂直な方向の断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有しているので、上記の製造工程において薄板ガラスとなるガラスリボン３が割れるおそれを低減させることができる。以下、本発明において用いるガラスリボン３についてさらに詳細に説明する。

図８（ａ）は、ガラスリボン３を示す断面図であり、図９は斜視図である。図８（ａ）は、図９に示す長手方向Ｂに垂直な方向Ｃでの断面を示している。

図８（ａ）及び図９に示すように、本発明におけるガラスリボン３の長手方向Ｂに沿って延びる側面３ａは、長手方向Ｂに垂直な方向Ｃでの断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有している。このような曲面形状を有する断面形状としては、図８（ａ）及び図９に示すような円弧形状や、図８（ｂ）に示すような形状が挙げられる。

図８（ｂ）に示す側面３ａは、略平面部３ａ’と、略平面部３ａ及び主面３ｂで形成されるコーナーエッジ部３ａ”とから構成されている。このコーナーエッジ部３ａ”は、丸みを帯びた曲面形状となるように形成されている。従って、図８（ｂ）に示す側面３ａも、コーナーエッジ部３ａ”による曲面形状を有している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような側面３ａの曲面形状は、ガラスの軟化によって形成される形状であることが好ましい。すなわち、ガラスが軟化することにより、ガラスの表面に表面張力が働き、この表面張力により形成された曲面形状であることが好ましい。

ガラスリボン３の厚みＴとしては、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましく、２５μｍ以下であることがさらに好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。このような厚みとすることにより、ガラスリボン３に可撓性を付与することができる。また、ガラスリボン３の厚みＴとしては、０．５μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがさらに好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。このような厚みを有することにより、ガラスリボン３の強度を保つことができる。

ガラスリボン３の主面３ｂの上には、上述のように、配向膜１３ａ及び１３ｂがそれぞれ形成される。主面３ｂの長さＬは、作製する液晶レンズの大きさにより適宜選択されるものであるが、一般には、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。

また、ガラスリボン３における厚みＴに対する主面３ｂの長さＬのアスペクト比（Ｌ／Ｔ）は、２５〜２０００の範囲であることが好ましい。

ガラスリボン３は、可撓性を有することが好ましく、例えば、ボビンに巻き取ることができるような可撓性を有することが好ましい。

図１０は、ガラスリボン３が、ボビン４１に巻き取られている状態を示す斜視図である。

本発明において用いるガラスリボン３は、例えば、延伸成形によって製造することができる。図１１は、ガラスリボン３を延伸成形によって製造する装置を説明するための模式的断面図である。

図１１に示すように、ホウケイ酸ガラスからなる原料ガラス板（元板ガラス）４を準備する。原料ガラス板４の厚みは、１０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であり、さらに好ましくは３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲である。原料ガラス板４は、ロール成形法、フロート成形法、オーバーフローダウンドロー成形法、アップ・ドロー成形法、スロットダウンドロー成形法等の成形法により得ることができる。特に、オーバーフローダウンドロー成形法によって得られるものが好ましく用いられる。この成形法によれば、原料ガラス板４の表面に傷の発生がなく、高い表面品位を有する原料ガラス板４を得ることができる。原料ガラス板４の表面品位を高めることにより、後述する延伸成形法で得られるガラスリボン３の表面品位も高くすることができ、より大きな曲率でガラスリボン３を巻き取ることが可能になる。

図１１に示すように、原料ガラス板４の一方端を延伸成形装置４２にセットし、原料ガラス板４の他方端の周囲に、ヒーター４３を配置し、原料ガラス板４の他方端を加熱しながら延伸する。延伸することにより、原料ガラス板４の厚みを薄くし、ガラスリボン３を成形することができる。ヒーター４３により、原料ガラス板４の他方端部分の温度をガラスの軟化点より高い温度に加熱する。一般には、軟化点より５０〜２００℃程度高い温度に加熱する。

原料ガラス板４の他方端を延伸成形して得られるガラスリボン３は、図１１に示すように、その厚みを薄くすることができる。上述のように、一般には１００μｍ以下の厚みとなるように成形される。

図１２は、原料ガラス板４の他方端を延伸して、ガラスリボン３を成形する状態を示す平面図である。図１２に示すように、延伸成形することにより、厚みが薄くなるとともに、ガラス板の幅、すなわち主面の長さが小さくなる。上述のように、ガラスリボン３のアスペクト比（主面長さ／厚み）は、２５〜２０００の範囲であることが好ましい。

延伸成形は、原料ガラス板４の他方端における粘度が、６．０〜９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で行うことが好ましい。これにより、ガラスリボン３の幅方向（長手方向Ｂに垂直な方向Ｃ）における反りや折れ曲がりがなく、均一な厚みを有するガラスリボン３を得ることができる。

ガラスの粘度が６．０ｄＰａ・ｓを下回る温度（より高い温度）で延伸成形を行う場合、得られるガラスリボン３のアスペクト比が大きく変化するおそれがあるため好ましくない。また、ガラスの粘度が９．０ｄＰａ・ｓを上回る温度（より低い温度）では、粘度が高すぎることにより、延伸成形を行いにくくなるため、好ましくない。ガラスの粘度が６．０〜７．５ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形を行うことがさらに好ましい。特に原料ガラス板４の厚みが０．５ｍｍ以下であり、かつ延伸成形後のガラスリボン３の厚みが２５μｍ以下である場合、ガラスの粘度が６．０〜７．０ｄＰａ・ｓとなるように延伸成形すると、ガラスリボン３の側面３ａの形状が、より円弧形状に近づくため好ましい。

一方、原料ガラス板４のアスペクト比とガラスリボン３のアスペクト比の変化を小さくする場合、ガラスの粘度が７．５〜９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形を行うことが好ましい。特に、ガラスの粘度が８．０〜９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形すると上記アスペクト比の変化をより小さくすることができる。

延伸成形後のガラスリボン３は、図１１に示すように、ボビン４１に巻き取ることができる。ボビン４１に代えて、巻き取りドラムにより巻き取ってもよい。このように延伸成形後のガラスリボン３を巻き取ることにより、延伸成形の際の引っ張り力を付与することができる。また、巻き取り速度を調整することにより、引っ張り力の調整、すなわち延伸速度の調整を行うことができる。

以上、説明した製造方法でガラスリボンを製造することにより、側面３ａが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボン３を得ることができる。

本発明においては、側面３ａの形状が外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボン３を用い、液晶レンズを製造しているので、厚みの薄いガラスリボンを用いても、製造工程におけるガラスリボン、すなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、厚みの薄いガラスリボンすなわち薄板ガラスを用いて液晶レンズを製造することができるので、液晶レンズのレンズパワーを高めつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。

また、製造工程におけるガラスリボンすなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減することができるので、歩留りが高く、生産効率を高めることができる。

図１３は、従来のガラスリボンを示す斜視図である。図１３に示すように、従来のガラスリボン５３は、長手方向に垂直な方向での断面形状が矩形状であり、側面５３ａが平坦に形成されている。このため、主面５３ｂと側面５３ａとから形成されるエッジ部が、シャープなエッジ部となり、製造工程において、ガラスリボン５３に曲げやねじりなどの応力が加わった際、ガラスリボン５３が容易に破壊されてしまう。

これに対し、側面３ａの断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有する本発明のガラスリボン３を用いることにより、液晶レンズの製造工程において、曲げやねじりなどの応力がガラスリボン３に加わっても、ガラスリボン３が破壊されることなく、液晶レンズを製造することができる。

図７は、本発明に従う第２の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。図７に示す液晶レンズ３０においては、Ｐ偏光用液晶レンズ１０として、図１に示す液晶レンズ１０を用いている。また、Ｓ偏光用液晶レンズ２０として、図１に示す液晶レンズ１０とほぼ同様の構造の液晶レンズを、配向（ラビング）方向が直行するように９０度回転させて配置して、Ｐ偏光用液晶レンズ１０の上に積み重ねている。なお、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における円形電極１５及び周囲電極１６は、Ｐ偏光用液晶レンズ１０の円形電極１５及び周囲電極１６と同じであるので、円形電極１５及び周囲電極１６を形成していない液晶レンズをＳ偏光用液晶レンズ２０として積み重ねている。

Ｐ偏光用液晶レンズ１０と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０は、ガラスと屈折率が整合した紫外線硬化型樹脂接着剤により貼り合わせている。

第３の透明基板２１は、円形電極１５及び周囲電極１６と接するように設けられている。第３の透明基板２１と第４の透明基板２２の間に、第３の薄板ガラス２３及び第４の薄板ガラス２４が配置されている。第３の透明基板２１と第３の薄板ガラス２３の間に、液晶層２９ａが形成されている。第３の薄板ガラス２３と第４の薄板ガラス２４との間に、液晶層２９ｂが形成されている。第４の薄板ガラス２４と第４の透明基板２２との間に液晶層２９ｃが形成されている。

液晶層２９ａと接する第３の透明基板２１の面の上には、配向膜２１ａが形成されている。液晶層２９ａと接する第３の薄板ガラス２３の面の上には、配向膜２３ａが形成されている。液晶層２９ｂと接する第３の薄板ガラス２３の面の上には、配向膜２３ｂが形成されている。液晶層２９ｂと接する第４の薄板ガラス２４の面の上には、配向膜２４ａが形成されている。液晶層２９ｃと接する第４の薄板ガラス２４の面の上には、配向膜２４ｂが形成されている。液晶層２９ｃと接する第４の透明基板２２の面の上には、対向電極２７が形成され、この対向電極２７の上に配向膜２２ａが形成されている。周囲電極１６と対向電極２７の間には、電源３３が設けられており、円形電極１５と対向電極２７の間には、電源３４が設けられている。

配向膜２１ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、及び２２ａは、それぞれ同一方向に配向するように形成されている。なお、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における配向膜２１ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、及び２２ａの配向方向は、Ｐ偏光用液晶レンズ１０における配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、及び１２ａの配向方向と直交するように配向されている。これにより、Ｐ偏光用液晶レンズ１０によってＰ偏光がレンズ作用によって集光し、Ｓ偏光が透過した場合、Ｓ偏光用液晶レンズ２０では、Ｐ偏光は透過し、Ｓ偏光はレンズ作用によって集光することができる。従って、Ｐ偏光用液晶レンズ１０とＳ偏光用液晶レンズ２０を組み合わせることにより、液晶レンズ３０を通過する光を全てレンズ作用により集光することができる。従って、自然光に対して、偏光板を用いることなくレンズ作用を発揮することができ、高い光透過率を得ることができる。

Ｓ偏光用液晶レンズ２０においても、Ｐ偏光用液晶レンズ１０と同様に、第３の透明基板２１と第３の薄板ガラス２３の間にシール部２８ａが設けられ、第３の薄板ガラス２３と第４の薄板ガラス２４の間にシール部２８ｂが設けられ、第４の薄板ガラス２４と第４の透明基板２２の間にシール部２８ｃが設けられている。

また、図７に示すように、第３の薄板ガラス２３の側面２３ｃ及び２３ｄ、並びに第４の薄板ガラス２４の側面２４ｃ及び２４ｄは、外側に向かって膨らむ曲面の断面形状を有している。

Ｓ偏光用液晶レンズ２０も、図１に示す液晶レンズ１０と同様に、図３〜図５を参照して説明したのと同様に、第３の透明基板２１に対応する第３のマザー透明基板、第４の透明基板２２に対応する第４のマザー透明基板、第３の薄板ガラス及び第４の薄板ガラスに対応するガラスリボンを用い、これらの上に配向膜または対向電極２７を形成した後、シール部２８ａ、２８ｂ及び２８ｃによって貼り合わせ、形成されたセル中に液晶を注入して、液晶層２９ａ、２９ｂ及び２９ｃを形成した後封止し、マザーの液晶レンズを作製することができる。得られたマザーの液晶レンズを、図６に示す液晶レンズ１０の場合と同様に、長手方向に略垂直な方向で切断することによって、Ｓ偏光用液晶レンズ２０を製造することができる。

Ｐ偏光用液晶レンズ１０と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０を、上述のように、紫外線硬化型樹脂接着剤などの接着剤で貼り合わせることにより、図７に示す液晶レンズ３０を製造することができる。

上述のように、Ｐ偏光用液晶レンズ１０における配向膜の配向方向と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における配向膜の配向方向とは直交している。従って、Ｐ偏光用液晶レンズ１０のマザー及びＳ偏光用液晶レンズ２０のマザーを作製する際に、それぞれにおける配向膜の配向方向が直交するように配向膜を形成しておいてもよいし、Ｐ偏光用液晶レンズ１０のマザー及びＳ偏光用液晶レンズ２０のマザーにおいて、それぞれにおける配向膜の配向方向を同一方向とてしおき、各マザーから切り出して得られるＰ偏光用液晶レンズ１０とＳ偏光用液晶レンズ２０を接着剤で貼り合わせる際に、それぞれの配向方向が互いに直交するように貼り合わせることによって、液晶レンズ３０を作製してもよい。

本発明の製造方法によれば、液晶層を分割するガラス板として厚みの薄い薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。従って、液晶層を分割するための薄板ガラスとして、厚みの薄いガラスを用いることができる。薄板ガラスで分割された液晶層は、それぞれの厚みが薄く、配向膜によって配向されているので、印加する電圧に対する応答速度を速めることができる。また、全体としての液晶層の厚みを厚くすることができるので、高いレンズパワーを得ることができる。従って、高いレンズパワーを維持しつつ、応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。

また、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができるので、歩留りを高めることができ、生産効率を高めることができる。

本発明の液晶レンズは、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板である。従って、マザーの液晶レンズを長手方向に略垂直な方向で切断して、液晶レンズユニットを取り出す際の切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有している。上述のように、側面の断面形状が外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボンを用いているので、厚みの薄いガラスリボンを用いても、製造工程においてガラスリボンが割れるおそれを低減することができる。このため、薄板ガラスの厚みを薄くすることができるので、高いレンズパワーを保持しつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズとすることができる。

上記の実施形態においては、円形電極及び周囲電極が形成された液晶レンズを例示しているが、本発明の液晶レンズはこのようなものに限定されるものではなく、例えば、円形電極だけが形成されているものや、周囲電極のみが形成されているものであってもよい。

１…第１のマザー透明基板
２…第２のマザー透明基板
３…ガラスリボン
３ａ…ガラスリボンの側面
３ｂ…ガラスリボンの主面
４…原料ガラス板
５…マザーの液晶レンズ
１０…液晶レンズ（Ｐ偏光用液晶レンズ）
１１…第１の透明基板
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…配向膜
１２…第２の透明基板
１３…第１の薄板ガラス
１３ｃ，１３ｄ，１３ｃ，１４ｄ…側面
１４…第２の薄板ガラス
１５…円形電極
１５ａ…円形部
１５ｂ…引き出し部
１５ｃ…すき間
１６…周囲電極
１７…対向電極
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…シール部
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…液晶層
２０…Ｓ偏光用液晶レンズ
２１…第３の透明基板
２２…第４の透明基板
２３…第３の薄板ガラス
２４…第４の薄板ガラス
２７…対向電極
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…配向膜
２３ｃ，２３ｄ，２４ｃ，２４ｄ…側面
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…シール部
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…液晶層
３０…液晶レンズ
３１，３２，３３，３４…電源
４１…ボビン
４２…延伸成形装置
４３…ヒーター
Ａ…液晶レンズユニットに対応する領域
Ｂ…長手方向
Ｃ…長手方向に垂直（略垂直）な方向

Claims (7)

1. 一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであり、前記液晶層が前記透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割された液晶レンズを製造する方法であって、
   複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを前記液晶レンズユニット毎に切断することによって、前記液晶レンズユニットを取り出して前記液晶レンズを製造する製造方法であり、
   前記切断後に前記液晶レンズの前記透明基板となる一対のマザー透明基板を準備する工程と、
   前記マザー透明基板の前記液晶レンズユニットに対応する領域の上に、前記電界を印加するための電極層を形成し、前記液晶層と接する領域の上に液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、
   前記切断後に前記液晶レンズの前記薄板ガラスとなるガラスリボンであり、長手方向に沿って延びる一対の対向する主面及び一対の対向する側面を有するガラスリボンを準備する工程と、
   前記ガラスリボンの前記主面の前記液晶層と接する領域の上に、液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、
   前記マザー透明基板及び／または前記ガラスリボンの前記主面の前記液晶層に対応する領域の周囲に、前記液晶層のセルの壁部を形成するためのシール部を形成する工程と、
   前記一対のマザー透明基板の間に、前記ガラスリボンを配置した状態となるように、前記一対のマザー透明基板と前記ガラスリボンの前記主面とを貼り合わせた後、前記液晶層のセル内に液晶を注入し、その後前記液晶層のセルを封止して、前記マザーの液晶レンズを作製する工程と、
   前記マザーの液晶レンズを、前記液晶レンズユニット毎に切断することにより、前記液晶レンズユニットを取り出して、液晶レンズを製造する工程とを備え、
   前記ガラスリボンの長手方向に沿って延びる前記側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴とする液晶レンズの製造方法。
2. 前記ガラスリボンの厚みが、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズの製造方法。
3. 前記側面の断面形状が、ガラスの軟化によって形成される形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶レンズの製造方法。
4. 前記ガラスリボンにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での前記主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）が２５〜２０００であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶レンズの製造方法。
5. 前記ガラスリボンが、結晶化ガラスから形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶レンズの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法で製造されたことを特徴とする液晶レンズ。
7. 一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであって、
   前記液晶層が前記透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、
   前記薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴とする液晶レンズ。
   

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